散射板干涉仪的统计光学原理

用近代光学方法,对散射板干涉仪的基本光路进行了严格分析.用傅里叶光学证明先散射后透射与先透射后散射两条光路传播光的等价性,给出存在波偈差时这两条光路的变化.而后用统计光学方法讨论了干涉条纹产生的机理以及干涉条纹对比度与两块散板透过率相关性之间的关系,建立了散射板干涉仪的干涉条纹公式.分析结果与实验现象相符合,并可以解释以往理论不能解释的现象.     

提高散射板干涉仪条纹对比度的两个新方法

散射板干涉仪是一种共光路形式的干涉仪,它不需配备精密的辅助光学系统,具有较强的抗干扰能力和条纹判读的直观性,是进行大孔径长焦距凹面镜及凹非球面面形检测的理想工具,但由于干涉条纹的对比度,尤其是边缘条纹的对比度较低,使该仪器的应用受到了一定的限制,本文针对这一问题,介绍了改善条纹对比度的两种新方法,并通过实验证明它的有效性和实用性。     

自准散射板干涉仪

一、前言自从1953年Buch发明散射板干涉仪以来,它在理论研究和实际应用方面都受到了相当的重视和发展。散射板干涉仪具有结构紧凑、抗振性能好、不需要参考表面、检测口径大等优点,对检测凹球面镜、透镜、平面镜等具有旋转对称性并能形成自准点的各种光学元件或光学系统特别合适;根据折射率的差异,还能检测透明物体的均匀度。     

散射板干涉仪的原理

阐明散射板干涉仪的干涉机制，推出条纹的轨迹方程，讨论条纹的性质及其依存条件。     

菲涅耳波带板干涉仪及其在激光束波面检测中的应用

本文提出一种具有实用意义的新型干涉仪——菲涅耳波带板干涉仪。它综合了径向剪切和横向剪切干涉仪的特点,可简化干涉图的分析;并具有共光路的性质,可用于宽频带激光波面及短脉冲激光波面的检测。本文对该干涉仪进行了分析,对它在波面检测方面作了实验研究。     

横向剪切可变的双焦距波带板干涉仪

本文提出了一种应用双焦距波带板做为横向剪切元件的干涉仪,适用于检测会聚波面像差。它结构简单,不仅具有Ronchi光栅检测的优点,而且条纹对比度好,可根据需要改变剪切量,不需要更换波带板。这种干涉仪可由在波带板平面内移动波带板,获得待测波面任意方向的剪切干涉图。双焦距波带板可用全息方法很容易制作。文中给出了实验结果。     

用四台阶相位板产生涡旋光束

涡旋光束的产生与应用是当前光学领域的研究热点. 利用傅里叶级数展开法分析了四台阶相位板的相位结构, 发现四台阶相位板可看作是由一系列不同拓扑荷数的螺旋相位板所组成, 用线偏振光直接照射相位板时, 将产生多级衍射光波, 各级衍射光均为不同拓扑荷数的涡旋光波, 由于多级衍射光波间的干涉导致光强分布偏离轴对称分布, 因而与涡旋光波有一定差距. 在此基础上, 提出了用四台阶相位板产生涡旋光束的新方案, 借助于Mach-Zehnder 干涉仪光路, 两块四台阶相位板产生的衍射光干涉叠加, 通过调节干涉仪光路的相位差, 使一部分衍射级干涉相消, 另一部分衍射级干涉相长, 相互加强, 从而把线偏振光转换为涡旋光束. 数值模拟计算了几种周期数不同的四台阶相位板衍射光强和角动量分布, 并与螺旋相位板进行比较, 证明用简单的四台阶相位板不仅能够获得与用螺旋相位板相同的涡旋光束, 而且可以用周期数较小的四台阶相位板产生具有大拓扑荷数的涡旋光束, 降低了制作相位板的难度.     

波带板干涉法检测双曲面

针对非球面高准确度检测的难题,设计了基于波带板干涉法的共光路干涉系统.阐述了干涉仪的测量原理,实验中针对曲率半径R=103.26mm,口径D=40mm的被测双曲面,设计并制作了波带板,编制了基于坐标变换的条纹中心法的干涉条纹处理程序,并将测量数据与泰勒-霍普森轮廓仪进行了比对,实验结果证明了该系统的可行性和先进性.     

波带板干涉法检测双曲面

针对非球面高准确度检测的难题,设计了基于波带板干涉法的共光路干涉系统.阐述了干涉仪的测量原理,实验中针对曲率半径R=103.26 mm,口径D=40 mm的被测双曲面,设计并制作了波带板,编制了基于坐标变换的条纹中心法的干涉条纹处理程序,并将测量数据与泰勒-霍普森轮廓仪进行了比对,实验结果证明了该系统的可行性和先进性.     

光学定向散射膜片

论述一种简单的光学定向散射方法和用此方法做成的光学定向散射膜片，并给出此种膜片的制作试验结果。     

采用整体最小二乘法的条纹图配准方法

针对共光路菲索型动态干涉仪采集到的4幅条纹图的空间一致性问题,本文提出一种新的条纹图配准思路,将条纹图与图像配准在关联度上人为分开,搭建了专用的图像配准装置,避免将条纹与十字丝标志点混在一幅图像内而影响干涉仪的测量精度。首先通过本文搭建的条纹图配准装置对4台CMOS相机进行物理配准,然后利用整体最小二乘法对采集到的同一十字丝刻划板图像进行十字丝提取、交点计算以及旋转量计算,实现共光路菲索型动态干涉仪条纹图像的点点对应。最后通过试验对比验证,证明了本文算法的配准精度优于模板重心法的配准结果,互相关度达到96%以上。     

π相位板产生矢量光束的高数值孔径聚焦特性研究

借助马赫曾德尔干涉仪光路,用简单的π相位板把线偏振光转换为径向和角向矢量空心光束,应用RichardsWolf经典矢量衍射模型,计算了高数值孔径透镜聚焦条件下光波电磁场的分布,结果表明:用10-3 W量级的激光功率照明,产生轴对称矢量空心光束的最大光强达到1011 W·m-2量级,最大光强梯度达到1017 W·m-3量级,暗斑半径仅有0.24λ,同时出现了很强的纵向电场和磁场分布;调节干涉仪光路的光程差可调节局域光子轨道角动量密度的分布,这种光束在原子光学中有很好的应用前景。     

用散射板干涉仪模拟杨氏干涉实验

本文介绍了用散射扳干涉仪模拟杨氏干涉实验的方法，分析了此方法与传统方法的优缺点，并给出了实验结果的图片。     

光伏板积尘散射检测中的去噪方法研究

由于光伏板测得的灰尘散射数据受到各种噪声和干扰因素的影响,导致测量数据的误差大。因此,为了得到准确的检测结果,提出了一种结合卡尔曼滤波和数字锁相放大技术的信号去噪方法,对混合了噪声的光伏板灰尘散射信号进行去噪处理。通过仿真实验和对实测的光伏板灰尘散射信号去噪,并计算信噪比、均方根误差和平滑度,验证了联合算法的去噪性能。结果表明,卡尔曼滤波和数字锁相放大器联合去噪算法的信噪比比单一数字锁相放大器去噪算法提高了36%,能够有效降低光电探测系统中的噪声干扰,提高光电探测系统的精度和稳定性。     

也谈散射板干涉仪的原理

从傅里叶光学与统计光学原理出发阐明散射干涉仪机制,推出干涉条纹的分布与被检验物镜的波像关之间的关系,讨论条纹对比度及其依存条件。     

分布式光纤布里渊散射温度传感实验系统

提出一种基于布里渊光时域反射计法的分布式光纤布里渊散射温度传感系统.光源采用窄谱半导体激光器.声光调制器将光源调制成窄脉冲,并由高增益光纤放大器放大,产生高功率光脉冲信号,提高了自发布里渊散射信号的强度.采用双通马赫-曾德干涉仪将布里渊散射从瑞利散射中分离出来,在一段4.25 km长的光纤上进行分布式温度传感的实验研究.双通马赫-曾德干涉仪对瑞利散射进行了很好的抑制,得到了比较纯净的随温度变化的布里渊散射信号.     

基于激光布里渊散射的高速气流测试技术

激光布里渊散射是由介质密度涨落引起的一种非弹性散射现象,其散射谱特征参数（频移、线宽）取决于散射角和散射介质压强、温度等参数,通过探测高速气流激光布里渊散射谱,可反演获得高速气流压强、温度等参数。介绍了基于激光布里渊散射原理的高速气流参数测试原理,设计了一种基于法布里 珀罗干涉仪的高速气流参数测试装置,搭建实验平台获取了高速氮气气流的激光布里渊散射谱。实验结果表明,通过激光布里渊散射谱获得的高速气流压强、温度值与理论值相对误差在15%以内。     

基于神光Ⅲ原型的背向散射实验技术研究

激光与等离子体相互作用研究是惯性约束聚变 (ICF) 研究中的重要研究内容. 为了定量研究神光III原型实验中激光与等离子体互作用产生的散射光能量和光谱, 研制了全孔径和近背向散射诊断系统, 并介绍了全孔径和近背反测量系统的光路结构. 对采用连续相位板技术后引起的激光焦斑变化进行了分析. 介绍了采用全孔径和近背向散射诊断系统在神光III原型上完成的考核束匀滑实验效果的实验, 对比了使用束匀滑前后背向散射系统获得的散射光份额和散射光谱分布. 实验发现, 在神光III原型使用800J能量 8束打靶的条件下, 使用束匀滑后背向散射光份额可以降低到5%以下, 其散射光谱也更加集中. 这些数据为黑腔能量学等研究的进一步发展起到重要的促进作用. 关键词： 激光散射 连续相位板 黑腔 光谱     

基于光散射法油雾探测器的设计

大型柴油机曲轴箱内的润滑油油雾浓度过高,有可能引起爆炸事故。为了实现对油雾浓度的准确、实时监控,研制了一种基于单光路光散射法的油雾探测器。介绍了油雾探测器光机电系统的设计原理、温度补偿措施和信号处理技术。探测器响应时间≤1s,引用误差≤10％,具有相应的声光报警、减速及停机等功能。实验结果表明,该探测器结构简单,性能可靠。     

神奇的刻画“全息”图

镜面反射"全息"图是一种基于光镜面反射原理的"全息"图,通过在反光性能较好的平面上控制光线反射路径和角度,在三维空间形成图案,图案会随观察方向的变化而变化.提出一种在亚克力板等反射性能较好的表面上刻画圆来制作镜面反射"全息"图的方法,对这种"全息"图的几何成像光路原理,影响成像的因素及成像性质进行了分析,提出了这种镜面反射"全息"图的应用前景.